专利名称:一种用于煤层气径向井钻井的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于煤层气径向井钻井的装置，可以提高煤层气径向井钻井效率。其技术方案：导向软管与导向鞋连接，导向软管内部有多个滚轮助滑器，连续油管通过滚轮助滑器内的滚轮快速下放并与导向器内的高压软管连接，导向器引导高压软管在极小的空间内形成90°转向。定向装置内有一环状定向器，其内部的滚珠可以根据高压软管的管径大小进行位置调节，高压软管通过环状定向器时可以凭借滚珠减小摩擦，而且当高压软管的钻进方向和管径确定后，环状定向器内的滚珠位置也就相对确定了，这样能够保持既定的钻进方向，不会发生钻进方向偏移。本实用新型有效解决了连续油管下放速度慢导致井眼冲蚀严重，无法钻透套管和钻进轨迹控制的问题。
【专利说明】一种用于煤层气径向井钻井的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种能提高煤层气径向井钻井效率和效果的装置，属于钻井工具。
【背景技术】
[0002]煤层气(煤矿瓦斯)是我国重要的非常规天然气资源，其地质资源量约为36.8万亿立方米，与陆地常规天然气资源量相当，居世界第3位。在当前能源需求持续增长、能源结构调整加快、煤矿安全生产要求越来越高、资源节约力度加大、环境保护约束增强的发展环境条件下，实现煤层气高效开发和利用，对于实现安全、资源、环保、经济等多重效益具有重要意义。
[0003]目前，我国煤层气地面开发主要采用直井和多分支水平井技术。直井适用范围广，但其增产效果有限，绝大多数井产气效果不甚理想。多分支水平井在煤层气开采中发挥了重要作用，但与油气井钻井有着很大差异，具有技术含量高、施工风险大等特点，要实行大规模的商业应用尚需时日。
[0004]径向钻井技术是常规水平井技术深入发展的产物，是水平井技术的延伸与拓宽。其原理是先用钻头在油层部位的套管上磨铣开孔，然后使用带喷射钻头的软管，借助高压射流的水力破岩作用，在油层中的不同方向上钻出多个井眼的一种工艺技术。
[0005]但是，径向钻井技术在应用过程中也暴露了一些问题:
[0006]由于径向水平段钻进过程无方向控制，仅通过向后喷射的射流推动钻头前进，这就导致了水平径向井眼轨迹存在很大的不确定性，特别是钻薄煤层时，水平井眼易脱离储层O
[0007]水平井眼长度不能达到设计长度，造成这种现象的主要原因是由于连续油管下放速度过慢，向后喷射射流对井眼冲蚀严重，径向水平井眼直径变大，导致钻头向前推力不足，最终造成无法钻透套管的事故。
实用新型内容
[0008]本实用新型提供一种用于煤层气径向井钻井的装置，用以解决现行径向井钻井作业中连续油管下放速度慢导致井眼冲蚀严重，无法钻透套管和钻进轨迹控制的问题，可以有效提高煤层气径向井钻井效率。
[0009]本实用新型提供的用于煤层气径向井钻井的装置，该装置以导向鞋为主体，其上端连接连续油管和导向软管，连续油管通过导向软管下放，所述导向软管内部有多个滚轮助滑器，连续油管通过所述滚轮助滑器内的滚轮快速下放并与导向器内的高压软管连接，所述导向鞋内部设置有导向器，高压软管通过所述导向器实现转向。所述导向鞋外壁与套管射孔处设置有定向装置，所述定向装置内部设置有环状定向器，高压软管的终端设置有高压射流喷头。
[0010]其中，所述导向鞋上端设置有连接口用于连接导向软管和导向器。
[0011]进一步地，所述导向软管内有多个滚轮助滑器。
[0012]特别是，所述滚轮助滑器四周分别设置有轮轴，轮轴上有大小相同的滚轮，滚轮由聚四氟乙烯润滑材料制成，每个滚轮通过相应的轴承固定在轮轴的中间位置。
[0013]其中，所述导向器能够引导高压软管在小范围内实现90°转向。
[0014]进一步地，所述高压软管在套管射孔处设置有定向装置。
[0015]其中，所述定向装置内部前后分别安装有内嵌滚珠的环状定向器，所述滚珠由青铜材料制成且嵌入深度可以调节。
[0016]本实用新型提供的用于煤层气径向井钻井的装置，首先将导向软管与导向鞋上端的连接口紧密衔接，随后将导向鞋下放至钻井目标层位，接着将连续油管的前端装接上高压软管并通过导向软管下放至导向鞋内，导向软管内侧有多个滚轮助滑器，分布于每个滚轮助滑器四周轮轴上面的由聚四氟乙烯材料制成的滚轮可以持续加快连续油管的下放速度。高压软管通过导向器在小范围内实现90 °转向，当高压射流喷头在套管上射孔开窗后，内置在导向鞋内的定向装置会自动开启并嵌套在高压软管外部，定向装置的核心部件是前后嵌置有滚珠的环状定向器，该环状定向器可以保证钻进的轨迹保持水平并加快高压软管的移动速度，避免重复射流破碎而扩大井眼。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例提供的用于煤层气径向井钻井的装置的剖视图。
[0018]图2为滚轮助滑器示意图。
[0019]图3为滚轮-轴承结构示意图。
[0020]图4为环状定向器放大后的圆周方向截面的示意图。
[0021 ] 图5为高压射流喷头重复扩径原理示意图。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，本实用新型实施例提供的用于煤层气径向井钻井的装置以导向鞋3为主体，其上端连接导向软管4，该导向软管4内侧有多个滚轮助滑器6，每个滚轮助滑器6四周分别设置有轮轴1，轮轴I上有大小相同的滚轮2，每个滚轮2通过相应的轴承5固定在轮轴I的中间位置。连续油管7通过导向软管4下放，该导向鞋3内部设置有导向器8，高压软管11通过该导向器8实现转向，高压软管11前端安装有高压射流喷头12，高压射流喷头12上下两侧有液流槽13。导向鞋3外壁与套管射孔处设置有定向装置9，该定向装置9内部安装有环状定向器10。
[0023]本实用新型提供的用于煤层气径向井钻井的装置，首先将导向软管4与导向鞋3上端的连接口紧密衔接，随后将导向鞋3下放至钻井目标层位，并与套管保持一定的间隔距离。接着将连续油管7的前端装接上高压软管11并通过导向软管4下放至导向鞋3内，在下放过程中，连续油管7通过多个滚轮助滑器6，滚轮助滑器6四周分布有轮轴I，由聚四氟乙烯润滑材料制成的滚轮2通过贯穿于其中的轴承5固定在轮轴I的中间位置，这样通过滚轮的滑动可以减小连续油管7下放过程中的摩擦阻力，持续加快连续油管7的下放速度。在导向鞋3内导向器8的偏心通道的引导下，高压软管11和高压射流喷头12在小范围内实现由垂直向水平90°转向。由地面高压泵组提供高压水射流，高压水流通过连续油管7和高压软管11到达高压射流喷头12，利用高压射流喷头12产生的高压射流在套管上面射孔开窗，当套管上面形成小孔眼后，内置在导向鞋3内的定向装置9会自动开启并嵌套在高压软管11外部，高压水流通过高压射流喷头12上下的液流槽13形成向后急速喷射的水柱，高压软管11在此反向冲击力和高压射流喷头12自牵引力作用下向前深入。定向装置9的核心部件是前后两个嵌置有滚珠的环状定向器10，该环状定向器10内部的滚珠可以根据高压软管11的管径大小进行位置调节，高压软管11通过环状定向器10时可以凭借滚珠减小摩擦，而且当高压软管的钻进方向和管径确定后，环状定向器内的滚珠位置也就相对确定了，这样可以保证钻进的轨迹保持水平并加快高压软管11的移动速度，避免重复射流破碎而扩大井眼，增加钻进阻力。通过加快连续油管7的下放速度，避免了由于连续油管7下放速度过慢，向后喷射射流对煤层14开窗井眼冲蚀严重，径向水平井眼直径15变大的问题。另外，环状定向器10能够保持高压软管11在钻进过程中一直保持水平，避免了钻进轨迹脱离煤层，有效提高了煤层气径向井钻井效率。
[0024]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种用于煤层气径向井钻井的装置，其特征在于，该装置以导向鞋为主体，其上端连接连续油管和导向软管，连续油管通过导向软管下放，所述导向软管内部有多个滚轮助滑器，连续油管通过所述滚轮助滑器内的滚轮快速下放并与导向器内的高压软管连接，所述导向鞋内部设置有导向器，高压软管通过所述导向器实现90°转向，所述导向鞋外壁与套管射孔处设置有定向装置，所述定向装置内部设置有环状定向器，高压软管的终端设置有高压射流喷头。2.根据权利要求1所述的用于煤层气径向井钻井的装置，其特征在于，所述导向鞋上端设置有连接口用于连接导向软管和导向器。3.根据权利要求2所述的用于煤层气径向井钻井的装置，其特征在于，所述导向软管内有多个滚轮助滑器。4.根据权利要求3任一所述的用于煤层气径向井钻井的装置，其特征在于，所述滚轮助滑器四周分别设置有轮轴，轮轴上有大小相同的滚轮，每个滚轮通过相应的轴承固定在轮轴的中间位置。5.根据权利要求1或2所述的用于煤层气径向井钻井的装置，其特征在于，所述导向器引导高压软管在小范围内实现90°转向。6.根据权利要求5所述的用于煤层气径向井钻井的装置，其特征在于，所述高压软管在套管射孔处设置有定向装置。7.根据权利要求6所述的用于煤层气径向井钻井的装置，其特征在于，所述定向装置内部前后分别安装有内嵌滚珠的环状定向器，所述滚珠的嵌入深度可以调节。
【文档编号】E21B7-18GK204266922SQ201420549736
【发明者】裴柏林, 张遂安, 郝杰 [申请人]中国石油大学(北京)